肖　龍任 敏（．寧波市杭州灣大橋發(fā)展有限公司，浙江 寧波 35000；．上海申航基礎(chǔ)工程有限公司，上海 00000）

杭州灣大橋下部結(jié)構(gòu)腐蝕控制方案及其檢測、維護(hù)技術(shù)

肖龍1任 敏2
（1．寧波市杭州灣大橋發(fā)展有限公司，浙江 寧波 315000；2．上海申航基礎(chǔ)工程有限公司，上海 200000）

本文介紹了國內(nèi)海域腐蝕環(huán)境及國內(nèi)港工結(jié)構(gòu)目前主要采用的腐蝕控制技術(shù)。以杭州灣大橋?yàn)槔?，介紹了該項(xiàng)目下部結(jié)構(gòu)聯(lián)合采用的腐蝕控制措施、防腐蝕檢測方案、腐蝕控制措施劣化評估分級及其處理要求等。最后，對大橋下部結(jié)構(gòu)采用的腐蝕控制措施進(jìn)行了整體評估，并對其后續(xù)維護(hù)提出了建議。

腐蝕環(huán)境；杭州灣大橋；腐蝕控制；檢測；劣化評估

1 國內(nèi)海域腐蝕環(huán)境介紹

1.1 杭州灣海域腐蝕環(huán)境介紹

杭州灣位于我國沿海中段，東側(cè)為舟山群島，為我國最大的河口灣，呈喇叭形，東西縱長約100km，灣口處寬約100km，灣頂處寬約20km。作為世界三大強(qiáng)海潮之一，該海域平均潮差達(dá)4.52km，區(qū)域內(nèi)碼頭和港區(qū)附近無掩護(hù)，水域?qū)拸V，風(fēng)大﹑浪高﹑流急，潮差大，水文條件復(fù)雜，腐蝕環(huán)境惡劣。根據(jù)2008年實(shí)施的交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JT/T722-2008《公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)條件》中對腐蝕環(huán)境的劃分，杭州灣跨海大橋所處的大氣環(huán)境已達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)中的C5-M級，屬于腐蝕性很高的海洋大氣環(huán)境。

建成后的杭州灣跨海大橋跨越該強(qiáng)潮海水水域，北起杭州灣北岸的鄭家埭，起點(diǎn)樁號K1380+000，經(jīng)乍浦港以西約6km的鄭家埭村入海，跨越杭州灣北航道和南副航道，經(jīng)南岸灘涂，上跨慈溪正在圍筑的十塘海堤后，繼續(xù)向南經(jīng)九塘﹑八塘后到達(dá)本工程的終點(diǎn)水路灣，終點(diǎn)樁號K1416+000，橋梁全長約36km。

1.2 國內(nèi)其它海域腐蝕環(huán)境介紹

以東海大橋?yàn)槔?，該橋地屬杭州灣海域，常年氣溫較高，濕度大，季候風(fēng)強(qiáng)烈，海水含鹽量高。由于該處靠近出?？冢瑵q落潮流急，干濕變化明顯以及海洋大氣的腐蝕對鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)有極強(qiáng)的腐蝕破壞，極大影響整體結(jié)構(gòu)使用情況。

建設(shè)中的上海國際航運(yùn)中心洋山港碼頭，是世界最大的海島型深水人工港，碼頭地處錢塘江下游入海口，水流急﹑風(fēng)高浪涌，含沙量較高，能見度較差。從水下拍攝的犧牲陽極正表面圖像可見光亮的陽極表面基本無微生物附著，表明犧牲陽極受泥砂沖刷嚴(yán)重，該水文特點(diǎn)同時影響涂層等防腐蝕措施。

此外，根據(jù)我們對國內(nèi)某海域液體化工碼頭﹑海上石油平臺導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)等的跟蹤了解，均發(fā)現(xiàn)海洋環(huán)境下的此類結(jié)構(gòu)在運(yùn)行4-5年后即開始出現(xiàn)大面積的涂層脫落和海生物附著﹑點(diǎn)蝕坑聚集等不利情況 ，最大腐蝕坑深度達(dá)4mm以上，嚴(yán)重的威脅著碼頭的安全運(yùn)行與長期使用。

基于我國沿海港口﹑碼頭﹑跨海大橋等海工構(gòu)筑物普遍存在混凝土﹑鋼筋﹑鋼管樁等數(shù)量巨大﹑海水腐蝕環(huán)境惡劣﹑影響結(jié)構(gòu)安全運(yùn)行等現(xiàn)狀。為確保設(shè)計(jì)使用壽命，設(shè)計(jì)階段就應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化腐蝕控制的理念，將各種腐蝕控制手段有機(jī)結(jié)合起來；在施工過程﹑后續(xù)檢測及維護(hù)等方面，也應(yīng)環(huán)環(huán)緊扣，及時發(fā)現(xiàn)問題﹑解決問題。這種設(shè)計(jì)﹑施工﹑檢測﹑維護(hù)相互銜接的做法行之有效，不僅可節(jié)約結(jié)構(gòu)的腐蝕控制措施投資，還可為建設(shè)項(xiàng)目增值。

2 國內(nèi)海港工程常用腐蝕控制技術(shù)

2.1 國內(nèi)海港工程鋼結(jié)構(gòu)常用腐蝕控制技術(shù)

2.1.1 鋼結(jié)構(gòu)腐蝕控制的基本措施

（1）優(yōu)選鋼材

（2）預(yù)留腐蝕裕量

2.1.2 鋼結(jié)構(gòu)腐蝕控制的附加措施

（1）防腐涂層涂裝

（2）玻璃纖維復(fù)合包覆

（3）犧牲陽極或外加電流陰極保護(hù)

2.2 國內(nèi)海港工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)常用腐蝕控制技術(shù)

2.2.1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕控制的基本措施

（1）選用高性能海工混凝土

（2）增加混凝土保護(hù)層厚度

（3）采用特種鋼筋，如環(huán)氧涂層鋼筋﹑耐蝕鋼筋﹑不銹鋼鋼筋﹑鍍鋅鋼筋等。

（4）混凝土中摻用阻銹劑

2.2.2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕控制的附加措施

（1）防腐涂層或有機(jī)硅烷滲透劑

（2）玻璃纖維復(fù)合包覆

（3）混凝土中的鋼筋使用外加電流陰極保護(hù)

3 杭州灣大橋下部結(jié)構(gòu)主要腐蝕控制方案

作為當(dāng)時世界上最長的跨海大橋，針對杭州灣海域腐蝕環(huán)境惡劣的情況，大橋建設(shè)者們結(jié)合海港工程常用腐蝕控制技術(shù)，聯(lián)合采用了多項(xiàng)相關(guān)技術(shù)，以有效確保工程100年使用壽命。具體如下：

3.1 杭州灣大橋下部鋼結(jié)構(gòu)主要腐蝕控制方案

杭州灣大橋下部結(jié)構(gòu)的鋼結(jié)構(gòu)主要為鋼管樁，樁徑分別為1.5m﹑1.6m，樁長71m-89m。為確保全部超長﹑超大鋼管樁的設(shè)計(jì)使用年限，設(shè)計(jì)之初即對所有鋼管樁采用了腐蝕余量設(shè)計(jì)+防腐涂裝+犧牲陽極的聯(lián)合防腐蝕保護(hù)方式，其主要腐蝕控制方案如下：

3.1.1 預(yù)留鋼板腐蝕裕量

全橋鋼管樁均采用Q345c材質(zhì)鋼，鋼管樁上端厚度為22mm，下端厚度為20mm。

3.1.2 鋼管樁防腐涂裝

（1）中引橋﹑南引橋鋼管樁涂裝方案

中引橋﹑南引橋特點(diǎn)為樁身受沖刷作用大，因此，樁身表面采用的熔融環(huán)氧粉末防腐涂層設(shè)計(jì)方案為：

泥下區(qū)采用普通型單層，涂層厚度≥300μm；

水下區(qū)采用普通型雙層，涂層厚度≥600μm；

水位變動區(qū)采用加強(qiáng)型雙層，涂層厚度800μm-1000μm。

（2）北航道橋南側(cè)高墩區(qū)引橋﹑南航道橋高墩區(qū)引橋鋼管樁涂裝方案

北航道橋南側(cè)高墩區(qū)引橋及南航道橋高墩區(qū)引橋的特點(diǎn)為受波浪載荷大，其樁身表面采用的熔融環(huán)氧粉末防腐涂層設(shè)計(jì)方案為：

樁頂以下0m-0.8m范圍內(nèi)為裸樁；

樁頂以下0.8m-9.0m范圍內(nèi)采用加強(qiáng)型雙層，涂層厚度≥800μm；

樁頂以下9.0m-43.0m范圍內(nèi)采用普通型雙層，涂層厚度≥600μm；

樁頂以下43.0m以下范圍內(nèi)采用普通型單層，涂層厚度≥300μm。

3.1.3 鋼管樁犧牲陽極陰極保護(hù)

大橋鋼管樁同時還采用了犧牲陽極陰極保護(hù)技術(shù)，犧牲陽極組與鋼管樁短路連接后，對鋼管樁進(jìn)行保護(hù)。

表1各項(xiàng)腐蝕控制措施聯(lián)合使用，可將大橋鋼管樁整體防腐蝕年限延長至50年。50年設(shè)計(jì)使用期滿后，可通過更換犧牲陽極的方式，繼續(xù)延長鋼管樁的使用壽命至100年。

3.2 杭州灣大橋下部鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)主要腐蝕控制方案

杭州灣大橋下部結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土構(gòu)件主要指橋墩（含下部濕接頭，下同）﹑承臺﹑鉆孔灌注樁等。其主要腐蝕控制方案如下：

3.2.1 海工高性能混凝土及增加保護(hù)層厚度

基于耐久性考慮，杭州灣大橋從材質(zhì)本身出發(fā)，其基本措施是采用高性能混凝土，同時，下部結(jié)構(gòu)的混凝土保護(hù)層厚度設(shè)計(jì)值均≥50mm，海中區(qū)承臺及鉆孔灌注樁更達(dá)到90mm，以提高混凝土密實(shí)度及抗?jié)B透性能。此外，橋墩濕接頭﹑承臺等結(jié)構(gòu)還在完工后即進(jìn)行了硅烷浸漬處理。

3.2.2 防腐蝕涂料

大橋混凝橋墩﹑承臺﹑索塔施工完畢后，即進(jìn)行表面防腐蝕涂裝施工，其涂層防腐蝕體系設(shè)計(jì)使用年限為20年，防腐涂裝面積共計(jì)約90萬m2。涂層配套系統(tǒng)見表2。

3.2.3 其它防腐蝕措施

作為百年大橋的重要組成部分，該橋下部結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土構(gòu)件還采用了其它防腐蝕控制措施，具體如下：

橋墩（浪濺區(qū)區(qū)域）：環(huán)氧涂層鋼筋，配合阻銹劑使用。

現(xiàn)澆濕接頭：環(huán)氧涂層鋼筋，配合阻銹劑使用。

南﹑北航道橋索塔（+10.2m高程以下）﹑承臺：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋使用外加電流陰極保護(hù)技術(shù)。

表1杭州灣大橋主橋結(jié)構(gòu)水下鋼管樁樁及其犧牲陽極組規(guī)格數(shù)量匯總表

4 杭州灣大橋下部結(jié)構(gòu)防腐蝕檢測方案

自大橋2003年11月14日開工打下第一根樁至今已超過10年。為確保大橋的運(yùn)行安全，需定期對其進(jìn)行全面的檢查與檢測。參考JTJ302-2006《港口水工建筑物檢測與評估技術(shù)規(guī)范》，考慮到杭州灣大橋百年大橋目前只運(yùn)行6年的實(shí)際情況，將下部結(jié)構(gòu)的防腐蝕檢測內(nèi)容界定如下：

4.1 杭州灣大橋下部鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕檢測方案

4.1.1 鋼管樁水上可見區(qū)域的涂層外觀及厚度

本項(xiàng)主要檢查海中區(qū)包括主橋和海中平臺的鋼管樁水上可見區(qū)域（即設(shè)計(jì)低水位至承臺底標(biāo)高區(qū)域）涂層外觀情況，檢查涂層是否存在粉化﹑變色﹑裂紋﹑起泡﹑和脫落等缺陷，測讀涂層厚度值等。

表2 橋墩、承臺、索塔涂層系統(tǒng)配套

4.1.2 鋼管樁犧牲陽極陰極保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)效果

本項(xiàng)主要檢查鋼管樁犧牲陽極保護(hù)電位。

應(yīng)當(dāng)引起注意的是，若檢測到的保護(hù)電位有大片區(qū)域無法達(dá)到設(shè)計(jì)保護(hù)要求，建議應(yīng)對該處犧牲陽極塊剩余外觀尺寸﹑被保護(hù)鋼管樁的壁厚作進(jìn)一步檢查。

4.2杭州灣大橋下部鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕檢測方案

4.2.1鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（橋墩﹑承臺）的涂層外觀﹑厚度

本項(xiàng)主要檢查混凝土涂層是否存在裂紋﹑起泡﹑變色﹑粉化和脫落等現(xiàn)象，測讀涂層厚度值等。

4.2.2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（橋墩﹑承臺）的結(jié)構(gòu)外觀

本項(xiàng)主要檢查結(jié)構(gòu)表面的裂縫情況﹑混凝土剝落等情況。

4.2.3 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（橋墩﹑承臺）的構(gòu)件專項(xiàng)檢測

本項(xiàng)主要檢查下部結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土構(gòu)件的混凝土結(jié)構(gòu)抗壓強(qiáng)度﹑氯離子含量﹑碳化深度等三項(xiàng)指標(biāo)。

4.3 杭州灣大橋下部結(jié)構(gòu)腐蝕控制措施劣化評估分級及處理要求

評估及維護(hù)建議主要根據(jù)JTJ302-2006《港口水工建筑物檢測與評估技術(shù)規(guī)范》等相關(guān)規(guī)范執(zhí)行。

對于缺陷的修補(bǔ)處理，按照有關(guān)規(guī)范﹑標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定執(zhí)行。

5 意見及建議

大橋建成后的跟蹤監(jiān)測結(jié)果表明：杭州灣大橋腐蝕控制方案合理可行﹑起到了良好的保護(hù)效果，主要構(gòu)件均處于良好保護(hù)狀態(tài)。但是，由于大橋所處水域環(huán)境惡劣，且受泥沙及水流沖刷嚴(yán)重，檢查過程中也發(fā)現(xiàn)構(gòu)件局部需要根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行維護(hù)處理，以期對結(jié)構(gòu)后續(xù)安全使用起到有力保障。

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